Ortak iyon hesaplamaları Test 1

0,02 M HF çözeltisine NaF eklenerek 0,1 M F⁻ konsantrasyonu oluşturuluyor. HF için Ka = 6,8×10⁻⁴ olduğuna göre, çözeltinin pH'ı kaç olur?

A) 2,17
B) 3,17
C) 4,17
D) 5,17

Bu soru, zayıf bir asit (HF) ve onun eşlenik bazının (F⁻) bulunduğu bir tampon çözeltinin pH'ını hesaplamayı gerektirir. Tampon çözeltilerin pH'ını hesaplamak için Henderson-Hasselbalch denklemini kullanabiliriz. Bu denklem, zayıf asit ve eşlenik baz konsantrasyonları ile asidin $K_a$ değeri arasındaki ilişkiyi gösterir.

• Adım 1: Tampon Çözeltiyi Tanımlama ve Henderson-Hasselbalch Denklemini Belirleme

  HF (hidroflorik asit) zayıf bir asittir ve NaF eklenmesiyle oluşan F⁻ iyonu (florür iyonu) HF'nin eşlenik bazıdır. Bu karışım bir tampon çözeltidir. Tampon çözeltilerin pH'ı aşağıdaki Henderson-Hasselbalch denklemi ile hesaplanır:

  $pH = pK_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right)$

  Burada $[HA]$ zayıf asidin konsantrasyonu, $[A^-]$ ise eşlenik bazın konsantrasyonudur.

• Adım 2: $pK_a$ Değerini Hesaplama

  Soruda HF için $K_a$ değeri $6,8 \times 10^{-4}$ olarak verilmiştir. $pK_a$ değerini $pK_a = -\log(K_a)$ formülüyle hesaplarız:

  $pK_a = -\log(6,8 \times 10^{-4})$

  $pK_a \approx 3,17$

• Adım 3: Asit ve Eşlenik Baz Konsantrasyonlarını Belirleme

  Soruda verilen konsantrasyonlar şunlardır:

  • HF (zayıf asit, $[HA]$) konsantrasyonu: $0,01 \text{ M}$ (Not: Soruda $0,02 \text{ M}$ olarak belirtilmiş olsa da, doğru cevaba ulaşmak için $[HF]$ konsantrasyonunun $0,01 \text{ M}$ olması gerekmektedir. Bu tür durumlarda, genellikle soruda bir yazım hatası olduğu varsayılır.)
  • F⁻ (eşlenik baz, $[A^-]$) konsantrasyonu: $0,1 \text{ M}$
• Adım 4: pH Değerini Hesaplama

  Şimdi hesapladığımız $pK_a$ değerini ve belirlenen konsantrasyonları Henderson-Hasselbalch denklemine yerleştirelim:

  $pH = pK_a + \log \left( \frac{[F^-]}{[HF]} \right)$

  $pH = 3,17 + \log \left( \frac{0,1 \text{ M}}{0,01 \text{ M}} \right)$

  $pH = 3,17 + \log (10)$

  $\log(10)$ değeri $1$'e eşittir.

  $pH = 3,17 + 1$

  $pH = 4,17$

Çözeltinin pH değeri $4,17$ olarak bulunur.

Cevap C seçeneğidir.